ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР Российский патент 2003 года по МПК E21B33/138 

Описание патента на изобретение RU2196876C2

Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым для цементирования обсадных колонн газов, газоконденсатных или нефтяных скважин, и позволяет улучшить тампонирующие свойства облегченного раствора за счет снижения его водоотдачи.

Низкая водоотдача тампонажного раствора позволяет уменьшить загрязнение породы фильтратом раствора и предотвратить чрезмерную усадку тампонажного камня, т. е. более полно заполнить затрубное пространство тампонирующим материалом.

Благодаря добавкам-понизителям водоотдачи предотвращается обезвоживание тампонажного раствора в интервале залегания проницаемых пород, а следовательно, и возможность образования пробок, препятствующих движению раствора в затрубном пространстве. В свою очередь, предовращение пробкообразования устраняет возможность гидроразрыва пластов и уход в них тампонажного раствора.

Известен тампонажный раствор, содержащий в качестве понизителя водоотдачи карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) (В.С. Данюшевский и др. Справочное руководство по тампонажным материалам, М.: Недра, 1987 г. - с. 204).

Недостатком известного тампонажного раствора являются замедленные сроки схватывания. При добавке в такой тампонажный раствор ускорителя схватывания, в частности наиболее распространенного хлорида кальция, действие КМЦ как понизителя водоотдачи снижается, т.к. карбоксиметилцеллюлоза недостаточно устойчива в присутствии большого количества ионов кальция.

Наиболее близким по составу и назначению является облегченный тампонажный раствор, содержащий портландцемент тампонажный, алюмосиликатные полые микросферы и 4%-ный раствор хлорида кальция (пат. РФ 2151271, Е 21 В 33/138, опубл. 20.06.2000 г.).

Задачей изобретения является повышение качества крепления скважин за счет снижения водоотдачи облегченного тампонажного раствора. Как известно, снижение водоотдачи раствора позволяет исключить поступление фильтрата в проницаемые пласты и более успешно цементировать колонну.

Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка облегченного тампонажного раствора плотностью 1,46 г/см3 с водоотдачей через глинистую корку 20-30 см3 за 30 минут.

Сущность изобретения заключается в том, что заявляемый облегченный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, алюмосиликатные полые микросферы и 4%-ный раствор хлорида кальция, дополнительно содержит понизитель водоотдачи - комплексный реагент ПС при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Портландцемент тампонажный - 52,96-53,09
Алюмосиликатные полые микросферы - 9,34-9,37
Комплексный реагент ПС - 0,06-0,31
4%-ный Раствор хлорида кальция - 37,38-37,48
Таким образом, сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый облегченный тампонажный раствор отличается от известного введением нового компонента - комплексного реагента ПС, т.е. заявляемое изобретение отвечает критерию "новизна".

Поскольку использование изобретения позволяет осуществить существующую потребность, заявляемое изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень".

Алюмосиликатные полые микросферы выпускаются по ТУ 21-22-37-94 и представляют собой легкий сыпучий порошок серого цвета, состоящий из отдельных полых частиц сферической формы размером в пределах 30-350 мкм, химический состав оболочки микросфер, мас.%: SiO2 50-60; Al2O3 25-35; Fe2O3 1,8-2,0; CaO 1-5; MgO 0,5-1,5; Na2O 0,3-0,5; К2O 0,2-2,9. Алюмосиликатные микросферы получают из водной суспензии золы тепловой электростанции, используют при производстве теплоизоляционных материалов.

Комплексный реагент ПС на основе эфиров целлюлозы выпускают по ТУ 6-55-221-1399-95. Реагент получают в результате смешения оксиэтилцеллюлозы, карбоксиметилкрахмала и наполнителя. Наполнителем служит мел природный технический дисперсный марки МТД-2 или мел природный обогащенный марки ММС-1 (ММС-2). Комплексный реагент ПС предназначен для приготовления высокоминерализованных жидкостей.

Сравнительные данные свойств заявляемого состава в предельных (составы 1-5) и запредельных значениях ингредиентов (составы 6-7) приведены в табл. 1.

В представленных экспериментальных данных использовали портландцемент тампонажный - ПЦТ 1-50 ГОСТ 1581-96 ОАО "Сухоложскцемент", алюмосиликатные полые микросферы по ТУ 21-22-37-94, комплексный реагент ПС по ТУ 6-55-221-1399-95, хлористый кальций по ГОСТ 450-77 и воду водопроводную по ГОСТ 2874-82.

Определение основных свойств облегченного тампонажного раствора и камня производили при температуре 20±2oС и атмосферном давлении в соответствии ГОСТ 26798.1-96 "Цементы тампонажные. Методы испытаний". Плотность тампонажного раствора определяли пикнометром, растекаемость - по конусу АзНИИ, сроки схватывания - иглой Вика, предел прочности камня на изгиб - на испытательной машине МИИ-100, предел прочности камня на сжатие - на гидравлическом прессе П-10, водоотдачу тампонажного раствора определяли на приборе ВМ-6. Для того чтобы приблизить результаты исследований к реальным условиям скважины, водоотдачу определяли через глинистую корку, которая по данным геофизических исследований составляет 1-2 мм.

Облегченный тампонажный раствор готовили следующим образом.

Необходимое количество комплексного реагента ПС растворяют в 4%-ном растворе хлорида кальция. Затем на полученном растворе при непрерывном перемешивании затворяют смесь тампонажного портландцемента с полыми алюмосиликатными микросферами в заданных соотношениях.

Пример.

Для приготовления 1 кг тампонажного раствора (состав 3, таб.1) необходимо взять 374,3 г 4%-ного раствора СаСl2, в который ввести 180 г комплексного реагента ПС, перемешать на лабораторной мешалке до полного растворения. Затем приготовить сухую тампонажную смесь из 530,2 г цемента и 93,5 г алюмосиликатных полых микросфер, которую затворить заранее приготовленным раствором. Состав перемешивают в течение 3 мин, после чего определяют водоотдачу тампонажного раствора и одновременно его растекаемость, затем плотность. Раствор заливают в формы для определения сроков схватывания, предела прочности камня на изгиб и сжатие. После определения сроков схватывания и до времени испытания на изгиб и сжатие образцы хранят в воде при температуре 20±2oС. Камень испытывают на прочность через 2 сут.

Результаты испытаний приведены в табл.1. Приготовленный состав 3 имеет плотность 1,46 г/см3, растекаемость - 215 мм, водоотдача за 30 мин через глинистую корку - 24 см3, начало схватывания через 5 ч 25 мин, конец схватывания - 6 ч 05 мин, предел прочности камня на изгиб составляет через 2 сут 20 МПа, а на сжатие - 6,5 МПа. Примеры приготовления и испытания остальных составов, приведенных в табл.1, аналогичны вышеописанному.

Для выявления отличительных признаков и положительного эффекта изменяли массовое соотношение ингредиентов.

При этом заявляемый тампонажный раствор удовлетворяет требованиям ГОСТ 1581-96 по всем основным технологическим параметрам (сроки схватывания, предел прочности камня на изгиб, на сжатие).

Однако увеличение содержания в растворе комплексного реагента ПС более 0,31 мас. % не рекомендуется, т.к. снижается растекаемость раствора им уже при содержании реагента 0,37 мас.% и составляет 175 мм, что не соответствует требованиям ГОСТ (табл.1, состав 7).

Предлагаемый облегченный тампонажный раствор позволяет повысить качество крепления колонн, т.к. снижение водоотдачи до 19 см3 значительно уменьшает вероятность поступления фильтрата в проницаемые слабосвязанные пласты, что очень важно при креплении скважин с низкими положительными и отрицательными температурами окружающих пород.

Похожие патенты RU2196876C2

название год авторы номер документа
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА 2011
  • Орешкин Дмитрий Владимирович
  • Беляев Константин Владимирович
  • Семенов Вячеслав Сергеевич
  • Кретова Ульяна Евгеньевна
  • Макаренкова Юлия Викторовна
RU2472835C1
КИСЛОТОРАСТВОРИМЫЙ ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПОГЛОЩЕНИЙ В ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТАХ 2014
  • Ильясов Сергей Евгеньевич
  • Окромелидзе Геннадий Владимирович
  • Гаршина Ольга Владимировна
  • Чугаева Ольга Александровна
  • Кузнецов Сергей Александрович
  • Фигильянтов Александр Павлович
  • Бикмухаметов Альберт Ильдусович
  • Мясникова Александра Владимировна
RU2575489C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА 2002
  • Татауров В.Г.
  • Чугаева О.А.
  • Кузнецова О.Г.
  • Фефелов Ю.В.
  • Акулов Б.А.
  • Зуева Н.А.
  • Сажина Е.М.
RU2215124C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА ПЛОТНОСТЬЮ 1450-1500 кг/м 2008
  • Фефелов Юрий Владимирович
  • Кузнецова Ольга Григорьевна
  • Чугаева Ольга Александровна
  • Девяткин Александр Михайлович
RU2385894C1
ОБЛЕГЧЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ 2004
  • Крылов Г.В.
  • Щербич Н.Е.
  • Белей И.И.
  • Карелина Н.Е.
  • Коновалов Е.А.
  • Ермаков А.А.
  • Цыпкин Е.Б.
  • Коновалов В.С.
RU2255205C1
ОБЛЕГЧЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ 2011
  • Белей Иван Ильич
  • Бельский Дмитрий Геннадьевич
  • Кашникова Лидия Леонидовна
  • Кряквин Дмитрий Александрович
  • Минликаев Валерий Зирякович
  • Федосеев Андрей Петрович
  • Цыпкин Евгений Борисович
  • Штоль Владимир Филиппович
  • Щербич Николай Ефимович
RU2470979C1
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ГАЗОБЛОКИРУЮЩИЙ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ НАДПРОДУКТИВНЫХ ИНТЕРВАЛОВ (ВАРИАНТЫ) 2012
  • Ильясов Сергей Евгеньевич
  • Окромелидзе Геннадий Владимирович
  • Чугаева Ольга Александровна
  • Кузнецова Ольга Григорьевна
  • Сажина Елена Михайловна
  • Зуева Нина Аркадьевна
  • Дудоров Павел Анатольевич
  • Уткин Денис Анатольевич
  • Кудимов Иван Андреевич
  • Предеин Андрей Александрович
  • Кучевасов Сергей Иванович
  • Ившин Александр Викторович
RU2497861C1
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР 2004
  • Крылов Георгий Васильевич
  • Штоль Владимир Филиппович
  • Коновалов Евгений Алексеевич
  • Щербич Николай Ефимович
  • Белей Иван Ильич
  • Кашникова Лидия Леонидовна
  • Крылова Светлана Николаевна
  • Зиновьев Василий Михайлович
  • Карнаухов Николай Александрович
  • Наумов Борис Васильевич
RU2272125C1
РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ 2010
  • Чернышов Сергей Евгеньевич
  • Куницких Артём Александрович
  • Крысин Николай Иванович
  • Соболева Татьяна Ивановна
  • Крапивина Татьяна Николаевна
RU2452758C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА 2000
  • Цыцымушкин П.Ф.
  • Горонович С.Н.
  • Тиньков И.Н.
  • Елисеев В.А.
  • Хайруллин С.Р.
  • Цыцымушкин А.П.
RU2172812C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 196 876 C2

Реферат патента 2003 года ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР

Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым для цементирования обсадных колонн газовых, газоконденсатных или нефтяных скважин и позволяет улучшить тампонирующие свойства облегченного раствора за счет снижения его водоотдачи. Облегченный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, алюмосиликатные полые микросферы и 4%-ный раствор хлорида кальция, дополнительно содержит понизитель водоотдачи - комплексный реагент ПС при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: портландцемент тампонажный 52,96-53,09, алюмосиликатные полые микросферы 9,34-9,37, комплексный реагент ПС 0,06-0,31 и 4%-ный раствор хлорида кальция 37,38-37,48. Технический результат - разработка облегченного тампонажного раствора плотностью 1,46 г/см3 с водоотдачей через глинистую корку 20-30 см3 за 30 мин. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 196 876 C2

Облегченный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, алюмосиликатные полые микросферы и 4%-ный раствор хлорида кальция, отличающийся тем, что он дополнительно содержит понизитель водоотдачи - комплексный реагент ПС при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
Портландцемент тампонажный - 52,96-53,09
Алюмосиликатные полые микросферы - 9,34-9,37
Комплексный реагент ПС - 0,06-0,31
4%-ный раствор хлорида кальция - 37,38-37,48

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2196876C2

ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР 1999
  • Щербич Н.Е.
  • Штоль В.Ф.
  • Ипполитов В.В.
  • Кармацких С.А.
  • Карелина Н.Е.
  • Янкевич В.Ф.
  • Фролов А.А.
RU2151271C1
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР 1998
  • Щербич Н.Е.
  • Крылов Г.В.
  • Штоль В.Ф.
  • Карелина Н.Е.
  • Фролов А.А.
  • Полубабкин В.А.
  • Сандаков А.В.
RU2151267C1
Тампонажный состав 1991
  • Палий Людмила Васильевна
  • Ахрименко Вячеслав Ефимович
  • Куксов Анатолий Кононович
  • Меденцев Владимир Михайлович
  • Панов Владимир Иванович
SU1802087A1
Облегченная тампонажная смесь 1988
  • Давыдов Илья Меерович
  • Евецкий Валентин Анатольевич
  • Кизильштейн Леонид Яковлевич
  • Костышев Анатолий Николаевич
  • Перетятько Анатолий Григорьевич
  • Шпицглуз Аркадий Львович
  • Рылов Виктор Григорьевич
SU1573141A1
Тампонажный состав для крепления скважин 1991
  • Абрамов Сергей Аркадьевич
  • Крезуб Анатолий Пантелеймонович
  • Мариампольский Наум Акимович
  • Безрукова Елена Самвеловна
  • Егоров Михаил Александрович
SU1802089A1
Тампонажный материал 1991
  • Абрамов Сергей Аркадьевич
  • Крезуб Анатолий Пантелеймонович
  • Безрукова Елена Самвеловна
SU1838582A3
ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ 1991
  • Филь В.Г.
  • Езлова Л.А.
  • Коваленко В.Д.
  • Костенко Д.А.
  • Навроцкий Б.И.
  • Коптенко В.В.
  • Домбровская С.П.
RU2013525C1
ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН 1992
  • Цыцымушкин П.Ф.
  • Каримов Н.Х.
  • Хайруллин С.Р.
  • Кудряшова З.Н.
  • Белов И.В.
  • Шамсиев Р.А.
RU2026959C1
US 4305758 А, 15.12.1981
US 3782985 А, 01.01.1974.

RU 2 196 876 C2

Авторы

Крылов Г.В.

Щербич Н.Е.

Карелина Н.Е.

Кашникова Л.Л.

Подшибякин В.В.

Белей И.И.

Даты

2003-01-20Публикация

2000-10-30Подача